随着城市化的加剧,以沥青路面为代表的城区不透水面积大幅增加。沥青路面在夏季吸收太阳辐射后升温,将会进一步导致降雨地表径流温度显著提高。当高温径流直接汇入城市受纳水体,就可能造成水体热污染,对水体固有的生态群落产生严重的影响。一些源头控制设施例如植物过滤带、雨水石笼、植草沟、地下渗蓄水池、透水铺装、生物滞留设施等其他有促进雨水下渗功能的绿色基础设施,在减少径流外排以及提升雨水径流水质的同时可有效地控制径流热污染,其中生物滞留设施作为源头控制设施应用最为广泛。本研究首先进行实验室模拟实验,模拟实际的生物滞留设施,利用相似性原理,制作生物滞留实验土柱。分别改变设施的构造和降雨特征,量化研究生物滞留设施在不同设计参数条件下对雨水径流热污染的控制效能。通过人工降雨系统模拟降雨,使用传感器记录生物滞留内部径流温度和出水温度,采用流量计计量进、出水流量。在实验室实验的基础上,进行野外实验和监测,于2021年6～9月选取北京市亦庄经济开发区已建的生物滞留设施3个典型点位进行现场监测。计算不同降雨的径流平均温度（EMT）和热负荷,分析每场降雨全过程中生物滞留设施进水以及出水雨水径流的平均温度。根据连续实地监测降雨过程中的降雨、流量和温度数据,研究径流体积、雨水径流温度以及热负荷三者的变化规律。依据实地监测数据以及实验数据,结合生物滞留设施对雨水径流流量和体积的控制机理以及雨水径流转输过程中的热交换机理,研究生物滞留设施对径流热污染的控制机理。综合雨水径流的产汇流与排放过程、热交换过程,构建基于降雨特征、生物滞留设施主要参数、汇水区域特征参数设施规模设计方案。并在设定情景下计算设施的进出水温度以及热负荷削减率,得出设施的径流体积控制量与热负荷削减率之间的关系。研究得出的主要结论如下:（1）生物滞留设施对雨水径流热污染有良好的控制效果。监测结果显示,在1年一遇降雨22.34～41.53mm、平均雨强为0.45mm/min的情况下,生物滞留设施对径流热污染的控制效果如下:温度削减率为9.37～16.60%、体积削减率为14.46%～81.86%、热污染削减率为23.19～84.12%。（2）降雨过程中各结构层温度变化规律差异较大,覆盖层与种植土层易受径流温度影响,温度上升最快且变化幅度最大;填料层土壤温度变化幅度较小,越深层土壤温度越为稳定,填料厚度至少90cm才能保证热污染削减效果。生物滞留土柱平均每增加30.56cm深度,土壤温度可下降1℃。此外,设施排空时间作为关键设计参数,对径流热污染控制效果具有一定影响。（3）降雨历时、设施服务面积比及是否增设不同高度内部储水层对生物滞留设施的径流热污染削减效果都具有一定影响。监测结果表明,相同降雨重现期条件下,由于降雨历时对生物滞留设施的温度削减率和体积削减率呈相反的关系,温度削减率随降雨历时延长而降低,而径流体积削减率随降雨历时延长而提高,因此,整体热污染削减率随降雨历时变化幅度不大。监测结果表明,降雨历时由30min增加至120min,通过生物滞留设施的径流水温降低幅度由4.98℃降至3.08℃,体积削减率由19.25%升高至22.63%,热污染削减率在降雨历时30～60min时由32.66%达到32.75%,至120min时降至30.57%。（4）设施与其服务面积比是影响热污染控制效果的重要因素,实验结果中设施与其服务面积比增大1倍,设施体积削减率平均可提高7.63%,热污染削减率平均可提高7.42%。出水温度对服务面积比的响应并不显著,但表现为随服务面积比增大出水温度更为稳定的规律。因此,增大服务面积比可提高雨水径流体积削减率从而提高了热污染总量控制率。（5）内部储水结构可大幅提高生物滞留设施控制径流热污染效果,IWS层高度由0cm增加至80cm,热污染削减率由32.75%提升至84.12%,平均每增设10cm高度的IWS可使热污染削减率提高5.18%～7.17%。（6）夏季停车场的雨水径流热污染程度较为严重,15场降雨中仅存在1场降雨未产生热污染。场降雨平均温度范围在19.56℃～28.96℃之间,峰值温度最高可达31℃,雨水温升超出国家标准2倍。相关分析法表明,气象特征和降雨特征共同影响雨水径流热污染水平。EMT与最高气温、最大太阳辐射、最大5min雨强呈现较强的正相关关系;单位面积径流热负荷与降雨量、降雨历时、雨前干燥天数呈现较强的正相关关系。同时在大量监测数据的基础上,建立了可预测雨水径流EMT和热负荷的多元线性回归模型。（7）雨水径流温度随时间的变化特点表现为降雨前期径流温度相对高的特征。降雨初期实施截流措施可有效控制80%的热负荷。生物滞留设施对EMT及热负荷具有较好的控制效果,通过对15场降雨分析发现:夏季生态停车场雨水径流EMT削减值平均为2.51℃,热负荷控制率平均可达90.86%。单个生物滞留设施雨水径流EMT削减值平均为2.10℃,热负荷控制率平均为70.43%,单个生物滞留设施控制效果低于区域整体控制效果,对于该停车场而言生物滞留设施与其服务面积比为1:4～1:9较为合适。